簡述影響無人機(jī)航測(cè)精度的因素與建議

王銳 董睿

摘 要 我國現(xiàn)階段的測(cè)繪領(lǐng)域在高速發(fā)展的過程之中，一些科技化的新型測(cè)繪方式正在逐漸的替代以往傳統(tǒng)的測(cè)繪方式，這也是我國的測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展過程之中一項(xiàng)巨大的變革。近幾年來，我國的無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)開始逐漸發(fā)展起來，無人機(jī)具有便于操作、靈活性高、準(zhǔn)確性高、使用范圍廣和測(cè)繪時(shí)間較短等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際的利用無人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪的過程之中，也會(huì)有一些外界的因素對(duì)無人機(jī)所測(cè)得的數(shù)據(jù)的精度產(chǎn)生一定的影響，因此在利用無人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪的過程之中應(yīng)當(dāng)采用合理的方法對(duì)其影響進(jìn)行減弱，以保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確性。因此，對(duì)于影響無人機(jī)航測(cè)精度的因素進(jìn)行探究是十分必要的。

關(guān)鍵詞 無人機(jī)；航測(cè)精度；影響；措施

1 無人機(jī)航測(cè)技術(shù)概況

一般情況下，無人機(jī)航測(cè)工作都是在低空記性操作的，在這種航測(cè)工作之中外界因素對(duì)于其影響程度還是較低的。因此利用無人機(jī)進(jìn)行航測(cè)能夠更加具體的對(duì)地形測(cè)量之中的各項(xiàng)問題進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，能夠解決以往傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)之中所存在的不足，與此同時(shí)無人機(jī)航測(cè)技術(shù)還能夠?qū)Ω鞣N資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。由于無人機(jī)的各項(xiàng)工作優(yōu)勢(shì)，機(jī)動(dòng)性和靈活性較高在進(jìn)行地形測(cè)量工作之中還能夠有效地對(duì)資金投入進(jìn)行縮減，同時(shí)相關(guān)的工作人員在操作起來也比傳統(tǒng)的測(cè)繪方式更加簡便。利用無人機(jī)的航測(cè)技術(shù)除了能夠?qū)Φ匦螠y(cè)量進(jìn)行全面詳細(xì)的檢測(cè)之外，對(duì)于地形之中存在的一些較為危險(xiǎn)的地區(qū)和問題進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。除此之外，無人機(jī)的運(yùn)行速度較快，續(xù)航能力也較強(qiáng)，工作人員在使用無人機(jī)進(jìn)行地形測(cè)量的過程之中，不僅僅能夠?qū)y(cè)量工作的成本進(jìn)行節(jié)約，同時(shí)還能夠有效地對(duì)工作效率進(jìn)行提升，這種方式對(duì)于促進(jìn)我國的地形測(cè)量技術(shù)的發(fā)展起到了一定程度的推動(dòng)作用[1]。

2 無人機(jī)航測(cè)精度的影響因子分析

2.1 飛行控制技術(shù)對(duì)影像質(zhì)量的影響

無人機(jī)體積小、重量輕，在航拍時(shí)受氣流、風(fēng)力、風(fēng)向影響較大。無人機(jī)飛行不穩(wěn)定，飛行時(shí)航偏角、俯仰角、翻滾角等姿態(tài)角值較大。另外，由于無人機(jī)飛行航高較低，相對(duì)地面物體移動(dòng)速度較快，在曝光過程中成像面上的地物構(gòu)像隨之產(chǎn)生位移，構(gòu)像位移的出現(xiàn)使影像模糊、影響成像質(zhì)量。

2.2 相機(jī)質(zhì)量對(duì)影像質(zhì)量的影響

（1）相機(jī)物鏡存在較大色差和畸變差

相機(jī)物鏡對(duì)不同波長的光線折射率不同，因此在焦平面上形成焦點(diǎn)，產(chǎn)生橫向色差和縱向色差，使相片上的影像模糊不清晰。相機(jī)物鏡是采用非球面研磨技術(shù)的透鏡組，由于加工、安裝及調(diào)試過程中產(chǎn)生一定殘差?；儾钍贡粩z物體與影像之間不能保持精確的相似性，造成影像幾何變形。

（2） CCD芯片大小和分辨率

分辨率是指數(shù)碼相機(jī)CCD芯片對(duì)被攝物體的解析能力。像素?cái)?shù)量是衡量數(shù)碼相機(jī)分辨率的關(guān)鍵因素，在等量面積上，像素越多，單元像素越小，影像的清晰度才越高，細(xì)節(jié)表現(xiàn)才越好，色彩還原才越逼真。否則，影像質(zhì)量越低劣。

（3）數(shù)碼噪音

每一卷傳統(tǒng)膠片對(duì)應(yīng)一個(gè)感光度值，而同一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)有多種不同的“相當(dāng)感光度”值，當(dāng)采用高感光度拍攝時(shí)，傳感器信號(hào)被放大，干擾電流也隨之放大，引起更多的噪音。產(chǎn)生數(shù)碼相機(jī)噪音的原因有本身元器件的性能、線路設(shè)計(jì)采用的降噪技術(shù)、拍攝時(shí)使用了較高感光度、曝光不足、長時(shí)間曝光等因素，數(shù)碼噪音引起圖像上的雜點(diǎn)增多，使得圖像質(zhì)量降低。

2.3 技術(shù)方案對(duì)測(cè)量精度的影響

（1）相片重疊度、基高比對(duì)量測(cè)精度的影響

小型數(shù)碼相機(jī)大多為矩形陣面的CCD，并非傳統(tǒng)的正方形。相片重疊度越大基線越短，基高比越小。小型數(shù)碼相機(jī)的基高比為0.15左右，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)攝影的0.50。在立體模型下，同名地物交會(huì)角較小，降低了立體觀測(cè)效果，直接影響高程量測(cè)精度。如果在保證具有三度重疊的前提下，盡量減少相片重疊度或使CCD陣面的長邊與攝影航線相一致，可以大大增加基高比，提高高程量測(cè)精度。

（2）像控點(diǎn)目標(biāo)選取對(duì)測(cè)量精度的影響

外業(yè)像控點(diǎn)測(cè)量時(shí)，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的選取主要取決于影像紋理的豐富程度。影像紋理粗糙、弧形地物、線狀地物交角不好，則直接影響外業(yè)點(diǎn)位選取精度。內(nèi)業(yè)處理對(duì)像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)刺也有較大的影響，降低了成圖精度。如果采取布設(shè)地面點(diǎn)后再拍攝方法，則能有效提高外業(yè)選點(diǎn)精度和內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)刺點(diǎn)精度，有助于提高成圖質(zhì)量。

2.4 大氣條件對(duì)影像質(zhì)量的影響

對(duì)攝影成像來說，比地物亮度更重要的是相片上相鄰地物影像之間的密度差。如果地物影像之間沒有密度差異，也就是沒有影像反差，也就無法從影像上辨別地物。決定影像反差的因素除了地物本身特征外，還取決于陽光部分和陰影部分之間的差異。如果選擇天氣條件不好時(shí)拍攝，必然使影像質(zhì)量變差[2]。

3 提高無人機(jī)航測(cè)精度的解決方案

3.1 提高像控點(diǎn)精度

像控點(diǎn)精度包括像控點(diǎn)的測(cè)量精度和像控點(diǎn)影像目標(biāo)精度。使用GPS測(cè)量像控點(diǎn)的精度較高，誤差小于5cm，能夠滿足大比例尺測(cè)圖的技術(shù)要求。像控點(diǎn)影像目標(biāo)精度取決于影像紋理的豐富度，如果影像紋理較差則內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)點(diǎn)誤差至少達(dá)到2～3像素。由于無人機(jī)航線設(shè)計(jì)的影像重疊度較高，采用先布設(shè)像控點(diǎn)再航拍則內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)點(diǎn)精度可提高至1.5像素以內(nèi)，可將像控點(diǎn)精度提高至0.1 m，同時(shí)也能解決相片控制點(diǎn)布設(shè)不均勻問題。

3.2 提高相機(jī)畸變參數(shù)精度

無人機(jī)搭載的非量測(cè)相機(jī)影像畸變較大且檢校結(jié)果不穩(wěn)定，可通過提高相機(jī)畸變參數(shù)的精度解決該問題。一是建立三維控制場，及時(shí)檢測(cè)無人機(jī)航拍前后的相機(jī)畸變參數(shù)；二是固定相機(jī)鏡頭，減小相機(jī)畸變參數(shù)變化對(duì)加密成果的影響。

3.3 提高影像清晰度

無人機(jī)航拍影像清晰度受飛行速度、快門速度、飛行顛簸程度等影響。將無人機(jī)飛行速度控制在每小時(shí)80km以內(nèi)、相機(jī)快門速度1/120s，可降低影像噪音。

3.4 提高影像匹配質(zhì)量

由于無人機(jī)飛行不穩(wěn)定造成影像質(zhì)量差，導(dǎo)致很多攝影測(cè)量軟件在影像匹配時(shí)存在要么匹配點(diǎn)數(shù)量過多且錯(cuò)誤匹配點(diǎn)也很多，要么匹配點(diǎn)的質(zhì)量很好但數(shù)量不夠等問題。如果軟件公司之間技術(shù)互通，互相補(bǔ)充各自的短板，一定能夠解決該問題。

4 結(jié)束語

無人機(jī)航測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)我國的地形測(cè)量工作領(lǐng)域帶來了巨大的突破，對(duì)我國的測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉學(xué)杰.像控布設(shè)方案對(duì)無人機(jī)航測(cè)精度影響的測(cè)試[J].地理信息世界，2017，23（5）：109-112.

[2] 羅東山，李相庭，何軍.無人機(jī)航測(cè)像控點(diǎn)布設(shè)對(duì)空三精度的影響[J].測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化，2018，（3）：34-36.